초록 ▼

1. 최종목표
쉘-몰드 주조용 금형은 비용 및 가공성을 고려하여 금형강재 등을 사용하지 않고 주로 주철재가 적용된다 주철재 쉘-몰드 주조용 금형은 "가열-주물사 blowing - 냉각" 등의 반복공정에 의하여 금형의 표면이 심하게 마모되어 수명이 불과 수개월에 불과한 실정이다. 따라서 본 과제를 통하여 기존 합금의 개량 및 오스템퍼링 열처리 공정의 개발을 통해 강도 및 인성이 확보된 주철재 쉘 몰드 주조용 금형재를 개발하는 것이 목표이다.
2. 개발내용 및 결과
일반적으로 사용되고 있는 GC250재에서 철의 5대 원

1. 최종목표
쉘-몰드 주조용 금형은 비용 및 가공성을 고려하여 금형강재 등을 사용하지 않고 주로 주철재가 적용된다 주철재 쉘-몰드 주조용 금형은 "가열-주물사 blowing - 냉각" 등의 반복공정에 의하여 금형의 표면이 심하게 마모되어 수명이 불과 수개월에 불과한 실정이다. 따라서 본 과제를 통하여 기존 합금의 개량 및 오스템퍼링 열처리 공정의 개발을 통해 강도 및 인성이 확보된 주철재 쉘 몰드 주조용 금형재를 개발하는 것이 목표이다.
2. 개발내용 및 결과
일반적으로 사용되고 있는 GC250재에서 철의 5대 원소중 Mn 및 Si 함량을 조절하고, Al, Cr, Mo, Ni등 내식성 및 강도를 증대 시킬 수 있는 원소의 미량 첨가를 통하여 내열피로성 및 내 마모성이 우수한 Shell 주조용 금형재를 개발하였다. 또한 개량소재를 적용한 AGI (Austempered Gray Iron) 열처리 기술개발을 통하여 강도 및 인성이 동시에 향상된 주철소재의 열처리 기술을 개발하고 Shell 금형에 적용하여 신뢰성을 검증 하였다.
3. 사업성과
o 기술적 성과
본 과제의 결과물로 제작된 Shell 주조용 금형은 기존 GC250금형 대비 우수한 강도 및 내마모성을 확보 하고 있으며 기술개발 주요 평가항목에 대한 공인인증시험을 실시하여 신뢰성을 확보 하였다.
주철재의 강도향상을 위한 합금설계 및 실험 주조를 통하여 페라이트의 석출을 방지할 수 있는 주요 첨가원소를 결정하였으며, 냉각속도 등 주요 공정변수를 제어하여 대형 주조품의 심부조직을 펄라이트 단상으로 유도할 수 있는 최적 조건을 선정 하였다. 또한 AGI 열처리 조건별 재료특성 변화를 분석하여 열처리에 따른 기지조직의 변화와 소재물성의 상관관계를 연구하여 가공성 및 기계적 특성이 향상된 Shell 금형 제조를 위한 최적 조건을 확립 하였다.
o 경제적 성과
개발과정의 합금의 설계, 실험주조, 대형 사이즈 주조품 분석 및 AGI 열처리 최적화 등 주조품의 개량에 있어서 각 개발 프로세스별 특성변화를 DB화하여 향후 금형재 뿐만 아니라 국내 자동차 공업 및 일반 산업용 부품에 직접적인 소재로 유용하게 이용할 수 있어 그 전망이 기대된다.
o 사회적 성과 일자리 창출 등
본 과제를 통하여 이미 2명의 신규채용 인원이 당사에 연구전담요원으로 근무 하고 있으며 연구소의 본사이전 및 추가 확장을 통하여 당해연도 석사급 이상의 인력을 충원할 계획을 가지고 있다.
또한, 불량률 감소와 대외적인 신뢰도 향상으로 인한 수주 증대 등으로 인한 현장생산 인력 추가 고용 및 금형 제작 관련 설비 및 설계인력 등의 충원을 2014년 하반기에 추진할 계획이다.
4. 기술개발결과 활용계획
1) 개발된 고 내구성 Shell 금형 기술을 적용 금형 제작 설비를 구축하여 당사 금형제작에 적용하여 생산 확대 계획임
2) 국내 Shell 금형 (중자 금형 등)에 적극 홍보하여 판로는 확대할 계획임.
3) 축적된 기술로 생형 및 정밀 주조용 금형 등 적용 범위를 확대할 계획임.
5. 기술개발자료의 보안관리
o 연구개발의 기술임치 및 특허 출원·등록 실적
대중소기업협력재단에서 관리하는 기술임치에 있어 1건의 계약을 진행하고 있음
- 기술임치 계약서 첨부

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 개발결과의견서 ... 3
• 최종보고요약서 ... 4
• 목차 ... 6
• 제 1 장 서론 ... 7
• 제 1 절 기술개발 개요 ... 7
• 제 2 절 국내.외 관련 기술의 현황 ... 10
• 제 3 절 기술개발의 목표 ... 12
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ... 15
• 제 1 절 Shell 주조용 금형소재 개량 ... 15
• 제 2 절 개량소재의 시험주조 및 특성 평가 ... 31
• 제 3 절 개량합금 적용 금형 크기 주조품 제작 ... 47
• 제 4 절 인성확보 4 및 강도향상을 위한 AGI 열처리 공정 최적화 ... 58
• 제 5 절 금형크기 주조품의 AGI 열처리 특성 평가 ... 77
• 제 6 절 상온.고온 내마모 특성 및 열변형 실험 결과 ... 87
• 제 7 절 개량합금 적용 Shell 주조용 금형 제작 ... 102
• 제 8 절 개발금형 적용성 평가 및 내구성 평가 ... 113
• 제 3 장 사업성과 ... 114
• 제 1 절 기술적 성과 ... 114
• 제 2 절 경제적 성과 ... 115
• 제 3 절 기타 성과 ... 115
• 제 4 장 결론 ... 116
• 제 1 절 종합결론 ... 116
• 제 2 절 기대효과 ... 116
• 제 3 절 향후계획 ... 117
• 끝페이지 ... 121